Étude sur les tests respiratoires liés à la maladie de stockage du glycogène

Objectif : La maladie de stockage du glycogène de type I (GSD I), également connue sous le nom de maladie de Von Gierke, est causée par un déficit en enzyme glucose-6-phosphatase (G6Pase) affectant 1/100 000 naissances dans le monde. Par conséquent, une déficience de cette enzyme entraîne une accumulation de glycogène dans le foie et une production insuffisante de glucose conduisant à une hypoglycémie à jeun. Le traitement diététique du GSD I est basé sur l'apport de glucides complexes avec de petits repas fréquents et l'utilisation d'amidon de maïs non cuit (UCCS). Glycosade® (amidon de maïs modifié) s'est révélé prometteur pour maintenir des concentrations normales de glucose dans le sang chez les sujets atteints de GSD I. Cependant, le principal dilemme dans le traitement diététique du GSD I est le choix des sources de glucides exogènes pour obtenir un contrôle métabolique souhaitable et prévenir l'hypoglycémie. De plus, les études précédentes étaient invasives, ce qui nécessitait plusieurs échantillons de sang, de longues journées d'étude (~ 10 h) et ne pouvaient pas fournir de détails mécanistes sur le métabolisme du glucose chez les sujets atteints de GSD I. Ainsi, il est nécessaire de développer une méthode peu invasive. méthode pour examiner le métabolisme du glucose et mesurer l'utilisation de différentes sources de glucides directement chez des sujets atteints de GSD I et des témoins sains. Ce test respiratoire simple aidera à individualiser le traitement et à adapter l'apport en glucides chez les sujets atteints de GSD I.

Hypothèse : 1) Les enquêteurs émettent l'hypothèse que l'oxydation du 13CO2 à partir du U-13C-glucose peut être détectée dans l'air expiré ; et l'oxydation du 13CO2 sera une mesure sensible pour examiner l'oxydation/le métabolisme du glucose.

2) Les enquêteurs émettent l'hypothèse que l'oxydation du 13CO2 à partir de Glycosade® aura un enrichissement maximal (Cmax) inférieur à celui d'une autre source de glucides UCCS chez les patients atteints de GSD I et les témoins sains.

Justification : La difficulté du traitement nutritionnel du GSD I est de déterminer le meilleur type de glucides à donner pour éviter l'hypoglycémie. Par conséquent, le métabolisme du glucose et l'utilisation de différents glucides doivent être mesurés à l'aide d'un test peu invasif.

Objectifs : 1) Notre premier objectif est d'établir l'utilisation du test respiratoire U-13C-glucose (13C-GBT) et son oxydation en 13CO2 en tant que technique peu invasive pour examiner l'oxydation du glucose in vivo chez des témoins sains.

2) Notre deuxième objectif est de mesurer l'utilisation de différentes sources de glucides exogènes : l'UCCS et le Glycosade® d'amidon de maïs cireux à libération prolongée chez des témoins sains et des patients atteints de GSD I en utilisant un 13C-GBT mini-invasif.

Méthode de recherche : Le projet consiste en deux expériences.

Expérience 1 - Étude pilote pour établir l'utilisation du test respiratoire U-13C-Glucose (13C-GBT) chez des témoins sains A. Protocole du jour précédant l'étude Un consentement éclairé écrit sera obtenu des participants avant de participer à l'étude. Tous les participants seront invités à jeûner pendant la nuit (~ 12 heures) et seront invités à venir à l'unité de recherche clinique et d'évaluation pour une évaluation préliminaire (journée pré-étude) pour mesurer l'anthropométrie de base (poids et taille), la composition corporelle et le repos. dépense énergétique (REE). Le poids et la taille seront mesurés à l'aide d'une balance numérique et d'un stadiomètre, respectivement. L'ETR sera mesuré par calorimétrie indirecte continue en circuit ouvert (CareFusion Vmax Encore, VIASYS), qui sera calibrée avant utilisation. La dépense énergétique totale (TEE) et le taux métabolique de base (BMR) sont associés à la masse sans graisse (FFM); par conséquent, la composition corporelle sera déterminée à l'aide d'une analyse d'impédance bioélectrique (BIA) (systèmes Quantum IV RJL). Le BIA mesure la résistance, la réactance et l'impédance en appliquant des électrodes placées au niveau du poignet droit et de la cheville droite. Trois lectures pour la résistance, la réactance et l'impédance seront prises pour chaque participant - puis la moyenne de ces lectures sera utilisée pour déterminer la FFM et la masse grasse (FM). La FFM et la FM seront calculées à l'aide du système logiciel du fabricant (RJL Systems, Body Composition Analysis V.2.1). Un questionnaire général sera utilisé lors de la journée de pré-étude pour donner une idée claire sur les antécédents médicaux, l'état nutritionnel, la prise de suppléments et l'activité physique. Enfin, des fiches diététiques de 3 jours seront distribuées aux participants pour enregistrer la consommation alimentaire pour deux jours de la semaine et un jour le week-end.

B. Normalisation diététique sur deux jours Au cours des deux jours précédant l'étude, les sujets consommeront une alimentation équilibrée contenant au moins 150 g de glucides. Ce régime était composé d'aliments de tous les jours, cependant un aperçu sera donné aux sujets afin d'en assurer la suffisance en fonction des aliments couramment consommés.

C. Protocole du jour d'étude Pour l'étude pilote, 10 adultes en bonne santé (19-35 ans) subiront des protocoles 13C-GBT en deux jours d'étude distincts comme preuve de principe, une fois sans dose d'isotope par voie orale et une fois avec dose d'isotope par voie orale (U -13C-glucose), chaque étude séparée par ≥ 1 semaine. Ainsi, 10 adultes sains seront étudiés pour un total de n = 20 études. Après avoir obtenu le consentement éclairé du sujet, le sujet sera inscrit à l'étude. Le participant arrivera pour le jour de l'étude après le jeûne (~ 4 h) pour standardiser les mesures à l'unité de recherche clinique et d'évaluation (CREU) du BC Children's Hospital. Des mesures anthropométriques de base (poids corporel et taille) seront recueillies et un bref questionnaire d'une journée d'étude sera administré pour recueillir des informations sur les antécédents médicaux, alimentaires et d'activité physique. 2 Des échantillons d'haleine de référence seront prélevés pour déterminer l'abondance de fond naturel en 13C. Les sujets recevront le jour 1 de l'étude du glucose (75 g/jour) dissous dans de l'eau stérile, le jour 2 de l'étude U-13C-glucose (75 mg/jour) (enrichissement en 13C à 99% atomique, Cambridge Isotope Laboratories Inc., Andover, MA) avec du glucose (75 g/jour) dissous dans de l'eau stérile.

Les sujets resteront à jeun et se reposeront au CREU pendant toute la durée de l'étude afin d'éliminer la variabilité de la production de CO2. Des échantillons d'haleine en quatre exemplaires seront prélevés à 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180, 200, 220 et 240 min après l'administration orale de glucose. Au cours de la visite d'étude, le taux de production de dioxyde de carbone (VCO2) sera mesuré pendant 20 minutes, deux heures (120 minutes) après la dose orale de glucose à l'aide d'un calorimètre indirect (Vmax Encore, Viasys Healthcare Inc. Yorba Linda, CA). L'évaluation de la composition corporelle sera effectuée à l'aide de l'analyse d'impédance bioélectrique (BIA-Quantum IV, RJL Systems, MI). La résistance, la réactance et l'impédance calculées par BIA en appliquant des électrodes seraient placées au poignet et à la cheville droits. Trois lectures pour la résistance, la réactance et l'impédance seront prises pour chaque sujet, puis la moyenne de ces lectures sera utilisée pour déterminer la masse sans graisse (FFM) et la masse grasse (FM). La FFM et la FM seront calculées à l'aide du système logiciel du fabricant (RJL Systems, Body Composition Analysis V.2.1). Les échantillons de glycémie par piqûre au doigt seront évalués au début et toutes les heures jusqu'à la fin de la journée d'étude à l'aide d'un glucomètre (One Touch® Ultra®, LifeScan, Inc).

Prélèvement et analyse d'échantillons : les échantillons d'haleine seront prélevés à l'aide de sacs respiratoires (sacs de prélèvement à usage unique, système EasySampler, QuinTron Instrument Company, Inc. Milwaukee, WI) dans des tubes en verre jetables Exetainer® (Labco Limited, Buckinghamshire, Royaume-Uni) à l'aide d'un mécanisme de prélèvement qui permet l'élimination de l'espace aérien mort. L'enrichissement respiratoire en 13CO2 sera mesuré à l'aide d'un spectromètre de masse à rapport isotopique (IRMS).

Analyse statistique Les caractéristiques des sujets seront exprimées sous forme de moyenne (ET). L'oxydation du 13C-glucose sous forme de 13CO2 sera le principal résultat mesuré, car il décrit le mieux la capacité d'oxydation du corps entier pour le glucose. L'aire sous la courbe (AUC) pour l'oxydation du 13CO2 de chaque sujet de t0 à t240, le temps nécessaire pour atteindre l'oxydation maximale du 13CO2 (tmax) et le pic maximal d'enrichissement en oxydation du 13CO2 (Cmax) seront calculés. Une analyse à mesures répétées utilisant l'estimation du maximum de vraisemblance restreinte sera utilisée pour obtenir les paramètres estimés avec la procédure MIXTE à l'aide du logiciel SAS (SAS/STAT ; version 9.2). Un test t apparié sera utilisé pour comparer l'oxydation du 13CO2 à chaque instant sans et avec U-13C-glucose. Toutes les valeurs seront présentées pour des sujets individuels et la signification est fixée à P<0,05. L'analyse statistique sera effectuée à l'aide de GraphPad Prism 4.0 (GraphPad Software Inc, CA).

Expérience 2 - Test respiratoire mini-invasif au 13C-glucose pour mesurer l'utilisation de différentes sources de glucides exogènes chez des témoins sains et des sujets atteints d'une maladie du stockage du glycogène de type I Pour la première série d'études, 10 enfants en bonne santé (5-18 ans) et 10 adultes en bonne santé ( 19-35 ans) subira quatre fois le 13C-GBT. Ensuite, 3 enfants et 5 adultes atteints de GSD I seront recrutés au cours de 4 journées d'étude distinctes dans nos cliniques métaboliques pédiatriques et adultes du BC Children's et de l'hôpital général de Vancouver, respectivement (si le recrutement est un défi, nous prévoyons d'approcher des cliniques à travers le Canada). Après un jeûne (~ 4 h pour les témoins sains et 2 h pour le GSD I), les sujets recevront le jour de l'étude 1- UCCS (2 g/kg/jour), le jour de l'étude 2- U-13C-glucose (75 mg pour les adultes ; 1,5 mg/kg pour les enfants) (enrichissement en 13C à 99 % atomiques, Cambridge Isotope Laboratories Inc., Andover, MA) avec UCCS (2 g/kg/jour), jour 3 de l'étude - l'amidon de maïs cireux à libération prolongée Glycosade® (2 g/ kg/jour) (Vitaflo International Ltd, Liverpool, Angleterre), et le jour de l'étude 4- U-13C-glucose (75 mg pour les adultes ; 1,5 mg/kg pour les enfants) avec du Glycosade® (2 g/kg/jour) dissous dans de l'eau stérile. Chaque jour d'étude, des échantillons d'haleine seront prélevés toutes les 20 minutes pendant 240 minutes. Le taux de production de CO2 sera mesuré 120 min après l'administration orale par calorimétrie indirecte. La glycémie sera mesurée à l'aide d'un glucomètre et des échantillons de sang par piqûre au doigt seront évalués au début et toutes les heures jusqu'à la fin de la journée d'étude. Le pourcentage de glucides testés exhalés, sous forme de 13CO2, sera mesuré sur une période de 4 h.

Analyse statistique Les caractéristiques des sujets seront exprimées sous forme de moyenne (ET). L'oxydation du 13C-glucose sous forme de 13CO2 sera le principal résultat mesuré, car il décrit le mieux la capacité d'oxydation du corps entier pour le glucose. L'aire sous la courbe (AUC) pour l'oxydation du 13CO2 de chaque sujet de t0 à t240, le temps nécessaire pour atteindre l'oxydation maximale du 13CO2 (tmax) et le pic maximal d'enrichissement en oxydation du 13CO2 (Cmax) seront calculés pour l'UCCS et le Glycosade®. Les valeurs obtenues à partir des sources de glucides seront comparées à l'aide d'un test t apparié à deux queues. La signification sera fixée à P<0,05.

L'analyse statistique sera effectuée à l'aide de GraphPad Prism 4.0 (GraphPad Software Inc, CA).